单端正激变换器的工作原理
单端正激的工作原理
单端正激的工作原理
单端正激（Single-Ended Class A Amplification）是一种放大电路的工作方式，其工作原理如下：
1. 输入信号与直流偏置：输入信号首先经过一个耦合电容，将交流信号的直流分量去除，然后输入到放大器的基极或门极。
此外，还需要一个直流偏置电源，为放大器提供直流工作点，使得输出信号能够在正半周和负半周均能够被放大。
2. 放大器的工作点：放大器的工作点是通过调整直流偏置电源来实现的，通常是在集电极或源极引入一个固定的直流电压，使得放大器的输出在静态条件下处于放大范围内，不会过饱和或欠饱和。
3. 放大器的放大过程：当输入信号施加在放大器的基极或门极上时，它将从放大器的电源中获取功率，通过晶体管或场效应管的放大作用进行放大。
这样，输入信号的交流成分将被放大并从输出端得到。
4. 输出信号的形状：在单端正激放大器中，输出信号是对输入信号进行放大后得到的。
由于放大器的工作点设置在线性放大范围内，输出信号将完全保持和输入信号一样的波形，只是幅度将被放大。
需要注意的是，虽然单端正激放大器在信号放大方面表现出色，但其效率较低，因为在整个放大过程中，电流一直通过晶体管或场效应管，导致功率损耗较大。
此外，单端正激放大器也容易受到交流噪声的干扰，因此在实际应用中需要采取一些抑制噪声的措施。
Flyback正激变换器的工作原理
第1章Flyback正激变换器的工作原理1.1 引言有隔离变换器的DC/DC变换器按照铁芯磁化方式，可分为双端变换器(全桥、半桥、推挽等)和单端变换器(正激式、反激式等)。
和双端变换器比较，单端变换器线路简单、无功率管共导通问题、也不存在高频变换器单向偏磁和瞬间饱和问题，但由于高频变换器只工作在磁滞回线一侧，利用率低。
因此，它只适用于中小功率输出场合。
单端正激变换器是一个隔离开关变换器，隔离型变换器的一个根本特点是有一个用于隔离的高频变压器，所以可以用于高电压的场合。
由于引入了高频变压器极大的增加了变换器的种类，丰富了变换器的功能，也有效的扩大了变换器的使用范围。
单端正激变换器拓扑以其结构简单、工作可靠、成本低廉而被广泛应用于独立的离线式中小功率电源设计中。
在计算机、通讯、工业控制、仪器仪表、医疗设备等领域，这类电源具有广阔的市场需求。
当今，节能和环保已成为全球对耗能设备的基本要求。
所以，供电单元的效率和电磁兼容性自然成为开关电源的两项重要指标。
而传统的单端正激拓扑，由于其磁特性工作在第一象限，并且是硬开关工作模式，决定了该电路存在一些固有的缺陷：变压器体积大，损耗大；开关器件电压应力高，开关损耗大；dv/dt和di/dt大等。
为了克服这些缺陷，提出了有源钳位正激变换器拓扑，从根本上改变了单端正激变换器的运行特性，并且能够实现零电压软开关工作模式，从而大量地减少了开关器件和变压器的功耗，降低了dv /dt和di/dt，改善了电磁兼容性。
因此，有源钳位正激变换器拓扑迅速获得了广泛的应用。
本章主要介绍Flyback型有源箝位正激变换器的稳态工作原理与电路设计。
1.2 Flyback 型有源箝位正激变换器稳态工作原理有源箝位正激变换器由有源箝位支路和功率输出电路组成。
有源箝位支路由箝位开关和箝位电容串联组成，并联在主开关或变压器原边绕组两端。
利用箝位电容及开关管的输出电容与变压器绕组的激磁电感谐振，创造主开关和箝位开关的ZVS 工作条件，并在主开关关断期间，利用箝位电容的电压限制主开关两端的电压基本保持不变，从而避免了主开关过大的电压应力；另一方面，在正激变换器中采用有源箝位技术还可实现变压器铁芯的自动磁复位，并可以使激磁电流沿正负两个方向流动，使其工作在双向对称磁化状态，提高了铁芯的利用率。
正激式变换器的原理
正激式变换器的原理
正激式变换器是一种电力变换装置，其原理基于断续开关电路的操作方式。
其核心组成部分包括输入电压源、开关器件、功率变压器、输出电路等。
正激式变换器的原理是通过开关器件（通常是晶体管或MOSFET）以高频率进行开关操作，将输入电压源的直流电压通过功率变压器进行翻倍、降压或升压等电压变换，从而实现电力的转换。
开关器件的开关操作是控制性能的关键，通过控制开关器件的导通和关断时间，可以调节输出电压的大小。
正激式变换器的工作周期分为导通和关断两个阶段。
在导通阶段，开关器件处于导通状态，输入电源的电压通过功率变压器传输到输出电路，从而实现能量的传输。
而在关断阶段，开关器件被关闭，并且输出电路中的能量被释放，从而实现能量的转换和控制。
正激式变换器的优点是效率高、功率密度大，并且可以实现较高的电压和电流的变换。
它在电力变换和电力传输领域得到广泛应用，如电力逆变器、电源变换器、电动机驱动器等。
单端正激电路
单端正激电路1 概述单端正激电路是一种基本的电力电子电路，其特点是具有简单、可靠、易制造、节能等优点，被广泛应用于电力电子控制领域。
本文将详细介绍单端正激电路的结构、原理、优缺点及应用等方面。
2 单端正激电路的结构单端正激电路由直流电源、开关管、变压器、负载等几个基本部分组成。
其中开关管可以是晶体管、场效应管、双极性晶体管等电子元件，变压器则有多种结构，包括单绕组变压器、多绕组变压器等。
3 单端正激电路的工作原理当开关管导通时，直流电源将电能储存于变压器的磁场中。
当开关管截止时，磁场就会与变压器的剩余部分产生电磁耦合，输出高压电流，驱动负载工作。
由于只有一个开关管，所以称为单端正激。
4 单端正激电路的优点单端正激电路具有简单、可靠、电路稳定、不易出现电磁干扰、实现成本低等优点。
同时它还能够很好地控制输出电流、输出电压等参数，使其符合负载要求。
5 单端正激电路的缺点单端正激电路也存在一些缺点，如变压器存在铁损、铜损等损耗，会因变压器结构不同产生电压浪涌和电流浪涌等问题。
此外，单端正激电路输出波形质量也不如双向开关电源。
6 单端正激电路的应用单端正激电路常常被应用于电机控制、逆变器、稳压电源、交流电源、LED驱动器等领域。
特别是在风力发电、太阳能发电、燃料电池等新能源开发应用领域，单端正激电路具有简单、可靠、轻便、能耗低等优点，尤其受到青睐。
7 结语本文对单端正激电路的结构、原理、优缺点及应用等方面进行了详细介绍。
随着新能源、自动化、数字化等领域的不断推进，单端正激电路将会有更广泛的应用前景。
单端正激变压器的设计
单端正激变压器的设计
是高频开关电源的核心元件。
其作用为：磁能转换、变换和绝缘隔离。
开关变压器性能的好坏不仅影响变压器本身的发热和效率，而且还会影响到高频开关电源的技术性能和牢靠性。
高频开关变压器的设计主要包括两部分：绕组设计及磁芯设计。
本文将对应用在高频下的单端正激变压器的设计办法及磁芯的挑选给出较为具体的论述。
1 单端正激变压器原理
单端正激变压器的原理图1所示。
单端正激变压器又称"buck"转换器。
因其在原边绕组接通电源Vi的同时把能量传递到输出端而得名。
正激式变压器的转换功率通常在50～500 W之间。
输出电压Vo由匝比n、占空比D和输入电压Vi确定。
当控制器输出正脉冲，功率开关导通，变压器的初级绕组通过，此电流由两部分组成，一部分为磁化电流即流经等效开环上的电流，另一部
分足与输出电流等效的初级电流，他和初次级匝比成正比，和输出电
流成正比。
储存在电感上的能量必需在功率开关关断后下一次开启前
泄放掉，以便使磁通复位。
N3为去磁绕组。
2 变压器磁芯的选用原则
高频开关电源中的变压器从性能价格比考虑，MnZn功率铁氧体材料是最佳的挑选。
应用于高频开关电源变压器中的铁氧体应具有以下磁特性：高饱和磁通密度或高的振幅磁导率，在工作频率范围有低的磁芯
总损耗，较低的温度系数，较高的居里温度。
磁芯损耗Pc主要由磁滞损耗Ph和涡流损耗Pe(包括剩余损耗Pr)组成，即：
磁滞损耗Ph正比于直流磁滞回线的面积，并与频率成正比关系。
即：
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单端正激电路的分析和设计
单端正激电路的分析和设计单端正激电路的分析和设计一、工作原理如图：Q1导通时，副边二极管D1导通，D2截止，电网通过变压器T1向负载R L输送能量，此时输出滤波电感L0储存能量。
当Q1截止时，电感的储能通过续流二极管D2向负载释放，D1截止。
N3与二极管D3串联起到去磁复位的作用。
注意：复位绕组对变压器工艺的要求，要求耦合好又要绝缘好。
还有其它形式复位电路如RCD复位电路LCD复位电路输出电压V0= N S ×T ON ×EN P TN S/N P为副边原边匝比T ON/T为导通时间与周期的比，即导通占空比E为原边绕组电压二、正激电路的设计设计前我们要给定电路设计的一些指标参数，总结为：1、开关频率2、输入电压范围:Vin min—Vin max3、输出负载范围:Io min—Io max4、输出电压范围:Vo min—Vo max5、滤波电感电流的纹波: △I L f6、输出电压纹波:△Vo第一步：工作频率的确定工作频率对电源体积以及特性影响很大，必须很好地选择。
工作频率高时，输出滤波器和输出变压器可小型化，过渡响应速度快。
但主开关元件、输出二极管、输出电容以及输出变压器的磁芯，还有电路设计等都受到限制。
另外，还要注意输出变压器绕组匝数。
第二步：最大导通时间（Ton max）的确定。
Ton max=T×Dmax对于正向激励D选为0.4~0.45较适宜。
Dmax是设计电路时的一个重要参数，它对主开关元件，输出二极管的耐压与输出保持时间，输出变压器以及输出滤波器的大小，变换效率等都有很大影响。
第三步：变压器次级输出电压的计算Vs min= （Vo max＋V L＋V F）×TTon maxVs min：变压器次级最低电压Vo max：最大输出电压V L：电感线圈压降V F：输出侧二极管的正向压降第四步：变压器匝比N的计算N= Vin minVs minVin min: 变压器初级最低电压Vs min：变压器次级最低电压第五步：变压器初级绕组匝数的计算因为作用电压是一个方波，一个导通期间的伏秒值与初级绕组匝数关系N P= Vin min ×Ton max×108(Bm－Br)×SN P：初级绕组匝数Vin min：变压器初级最低电压Ton max：最大导通时间Bm－Br：磁感应强度S：磁芯有效截面积第六步：次级绕组匝数的计算Ns=Np/NN为匝比第七步：输出滤波电感的计算L=Vs min－（V F＋Vo max）×T on max △I L△I L为I O的15%—20%另外，功率开关器件电流电压耐量的确定，变压器原副边绕组线径的确定。
单端正激变换器电路解说
单端正激变换器電路解說★电路拓扑图2、电路原理其变压器T1起隔离和变压的作用，在输出端要加一个电感器Lo（续流电感）起能量的储存及传递作用，变压器初级需有复位绕组Nr（此点上我对一些参考书籍存疑，当然有是最好，实际应用中考虑到变压器脚位的问题）。
在实际使用中，我也发现此绕组也用RCD吸收电路取代亦可，如果芯片的辅助电源用反激供给则也可削去调整管的部分峰值电压（相当一部份复位绕组）。
输出回路需有一个整流二极管D1和一个续流二极管D2。
由于其变压器使用无气隙的磁芯，故其铜损较小，变压器温升较低。
并且其输出的纹波电压较小。
3、变压器计算一般来说高频变压器的设计可划分为以下六个步骤：a、选择磁芯材料和磁芯结构形式。
b、确定工作频率，工作最大磁感应强度Bm。
c、计算并初选磁芯型号。
d、计算并调整原、副边匝数。
e、计算并确定导线线径。
f、校核窗口面积和最大磁感应强度Bm。
现就这六个步骤来讨论单端正激式变压器的设计：★ 选择磁芯材料和磁芯结构形式高频变压器磁性材料选择的标准为高初始磁导率μi、低矫顽力Hc、高饱和磁感应强度Bs、低剩磁Br、高电阻率ρ和高居里温度点。
磁导率高，变压器工作时励磁电流就小；矫顽力低则磁滞损耗比较小；高饱和磁感应，低剩磁，变压器工作时磁通变化范围 B可以较大，相应减小了变压器体积；高电阻率，高频工作时涡流损耗比较小；高居里温度点，变压器工作温度可以相应提高，但以上各项要求不可能同时得到满足，不同的磁性材料存在其长处也必然存在不足，需视具体应用条件加以选择。
一次电源工作频率一般选择在60KHz～150KHz 之间，二次电源产品工作频率一般选择在100KHz～400KHz之间，在这个频率范围，宜选用Mn-Zn铁氧体材料，目前二次电源常用的铁氧体材料包括TDK的PC30－PC40，Magnetics的P 材料，PHILIP的3F3及899厂的R2KB2等。
磁芯结构形式的选择一是考虑能量传递，二是考虑几何尺寸的限制，三是考虑磁芯截面积和窗口面积的比例，多路输出变压器一般要求有较大的窗口面积，选择EE型、EI型或PQ 型磁芯，可具有较大的窗口和良好的散热性，DC/DC模块电源可选用FEY型、FEE型、EUI型等，铃流变压器要求磁芯截面积比较大，可选用GU形磁芯；此外还应考虑变压器的安装，加工方便性，成本等，目前中、大功率通常选用GU形磁芯，这种磁芯特点是有较大的截面积，漏磁很小，采用国产材料，成本低，但出线需手焊。
单端正激电路工作原理
单端正激电路工作原理一、引言单端正激电路是一种常见的电子电路，广泛应用于各种电子设备中。
其作用是将交流电信号转换为直流电信号，以便于后续的处理和使用。
本文将详细介绍单端正激电路的工作原理。
二、单端正激电路的组成单端正激电路由以下几部分组成：1. 整流器：将交流信号转换为直流信号。
2. 滤波器：对整流后的直流信号进行平滑处理，去除其余波动。
3. 负载：接收处理后的直流信号，进行后续处理或使用。
三、整流器的工作原理整流器是单端正激电路中最重要的部分之一。
它主要有两种类型：半波整流和全波整流。
下面分别介绍这两种类型的整流器工作原理。
1. 半波整流器半波整流器通常由一个二极管和一个负载组成。
当输入为正弦波时，二极管导通，输出为正半周；当输入为负弦波时，二极管截止，输出为0。
因此，半波整流器只能得到输入信号的一半幅值。
2. 全波整流器全波整流器通常由两个二极管和一个负载组成。
当输入为正弦波时，D1导通，输出为正半周；当输入为负弦波时，D2导通，输出为负半周。
因此，全波整流器可以得到输入信号的全部幅值。
四、滤波器的工作原理滤波器是单端正激电路中用于平滑直流信号的部分。
它主要有两种类型：电容滤波和电感滤波。
下面分别介绍这两种类型的滤波器工作原理。
1. 电容滤波器电容滤波器是利用电容对直流信号进行平滑处理的一种方法。
它由一个电容和一个负载组成。
当直流信号通过电容时，会被充电并储存在电容中，在下一周期内会释放出来供负载使用。
因此，通过适当选择电容值可以实现对直流信号的平滑处理。
2. 电感滤波器电感滤波器是利用电感对直流信号进行平滑处理的一种方法。
它由一个电感和一个负载组成。
当直流信号通过电感时，会产生磁场并储存在电感中，在下一周期内会释放出来供负载使用。
因此，通过适当选择电感值可以实现对直流信号的平滑处理。
五、负载的工作原理负载是单端正激电路中接收处理后的直流信号的部分。
它可以是一个电阻、一个灯泡、一个电机等。
负载的作用是将处理后的直流信号转换为所需的形式，以便于后续的使用。
正激变换器工作原理
正激变换器实际应用中，由于电压等级变换、安全、系统串并联等原因，开DC-变关电源的输入输出往往需要电气隔离。
在基本的非隔离DCDC-变换换器中加入变压器，就可以派生出带隔离变压器的DC 器。
例如，单端正激变换器就是有BUCK变换器派生出来的。
一工作原理1 单管正激变换器单端正激变换器是由BUCK变换器派生而来的。
图（a1）为BUCK 变换器的原理图，将开关管右边插入一个隔离变压器，就可以得到图（a2）的单端正激变换器图（a1）BUCK变换器图（a2）单端正激变换器BUCK 变换器工作原理：电路进入平恒以后，由电感单个周期内充放电量相等，由电感周期内充放电平恒可以得到：⎰==Tdt Lu T L U 001即：可得：单端正激变换器的工作原理和和BUCK 相似。
其工作状态如图如图（a3）所示：图（a3）单端正激变换器工作状态开关管Q 闭合。
如图所示，当开关管Q 闭合时的工作状态如图⎰⎰=--O NO Nt Tt o o i dt U dt U U 0)(ii ONo o o i OFFo ON o i DU U Tt U T D U DT U U t U t U U ==-=-=-)1()()(a4所示，图（a4）根据图中同名端所示，可以知道变压器副边也流过电流，D1导通，D2截止，电感电压为正，变压器副边的电流线性上升。
在此期间，电感电压为：O I L U U N N u -=12开关管Q 截止。
开关管截止时，变压器副边没有电流流过，副边电流经反并联二极管D2续流，在此期间，电感电压为负，电流线性下降:O L U U -=在稳定时，和BUCK 电路一样，电感电压在一个周期内积分为零，因此：()S O S I T D U DT U U N N ⨯-⨯=⨯⎪⎭⎫⎝⎛-1120 得：I O DU N N U 12=由此可见，单端正激变换器电压增益与开关导通占空比成正比，比BUCK电路只多了一个变压器的变化。
有源钳位正激变化器的工作原理
第2章有源箝位正激变换器的工作原理2.1 有源箝位正激变换器拓扑的选择单端正激变换器具有结构简单、工作可靠、成本低廉、输入输出电气隔离、易于多路输出等优点，因而被广泛应用在中小功率变换场合。
但是它有一个固有缺点：在主开关管关断期间，必须附加一个复位电路，以实现高频变压器的磁复位，防止变压器磁芯饱和[36]。
传统的磁复位技术包括采用第三个复位绕组技术、无损的LCD箝位技术以及RCD箝位技术。
这三种复位技术虽然都有(1)磁(3)(1)(2)高；(3)变压器磁芯双向对称磁化，工作在B-H回线的第一、三象限，因而有利于提高了磁芯的利用率；(4)有源箝位正激变换器的变压器原边上的电压是是有规律的方波，能够为副边同步整流管提供有效、简单的自驱动电压信号，因而大大降低了同步整流电路的复杂度。
图2-1 低边有源箝位电路Fig. 2-1 Low-Side a ctive c lamp c ircuit图2-2 高边有源箝位电路Fig.2-2High-Side a ctive c lamp c ircuit图2-1和图2-2是两种有源箝位正激变换器电路，这两种电路虽然看上去非常相似，但在工作细节的具体实现上还是存在着不少差别[40]。
本设计采用的是如图2-1所示的低边箝位电路。
在此对这两种电路的不同点做一个简要的分析。
(1)箝位电路的构成 如图2-1所示的有源箝位电路由一个P 沟道功率MOSFET 和一个箝位电容串联组成，并联在主功率开关管的两端，一般称之为低边箝位电路。
如图2-2所示的有源箝位电路由一个N 沟道功率MOSFET 和一个箝位电容串联组成，并联在变压器的两端，称之为高边箝位电路。
这两种电路之所以选用的功率MOSFET 的沟道不同，主要是因为其内部体二极管的导通方向不同。
(2)所示的所示的(3) P 型管，本课题选用的是低边箝位电路，主要因为它的箝位开关管的驱动电路相对简单，不需要外加驱动变压器。
此外，许多半导体公司已经专门针对这种变换器开发出了一系列的P 沟道功率MOSFET ，因而在选取器件时已经没有了很大的限制。
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单端正激变换器的工作原理
01带隔离变压器（DC）-DC
前面介绍了四种基本的非隔离DC-DC变换器结构，它们有一个共同点就是输入输出存在直接的（电气）连接，然而在实际应用中，由于电压等级变换、安全、系统串并联等原因，需要进行输入和输出的电气隔离。
在基本的非隔离DC-DC变换器(如Buck、Boost、Buck-Boost和Cuk变换器)中加入变压器，就可以派生出带隔离变压器的DC-DC变换器。
比如，Buck变换器可以派生出单端正激变换器、桥式变换器、电压型推挽变换器等; Boost变换器可以派生出（电流）型推挽变换器等; Buck-Boost变换器可以派生出单端反激变换器等。
在DC-DC变换器中，变压器的作用主要是隔离，一定情况下也能起到变压的作用。
应用在隔离DC-DC变换器中的变压器是高频变压器，（工作原理）与其他类型的隔离变换器不同，变压器铁芯必须加气隙。
关于变压器的设计，是一个重要又复杂的过程。
今天，我们主要来聊聊单端正激变换器，所谓的单端变换器，是指变压器磁通仅在单方向变换的变换器。
02单端正激(Forward Conver（te）r)
单端正激变换器由Buck变换器派生而来。
如下图
这是Buck变换器的拓扑图，在虚线位置插入一个隔离变压器，便可以得到单端正激变换器，如下图：
当开关管T闭合时，工作状态如下图：
根据图中的同名端表示，可以知道变压器副边也流过电流，D1导通，D2截止，电感电压为正，变压器副边的电流线性上升。
在Dc*Ts期间，电感电压为
当开关管T关断时，工作状态如下图：
变压器副边没有电流流过，负载电流经反并联（二极管）D2续
流，在(1-Dc)*Ts期间，电感电压为负，电流线性下降
uL=-Uo
在稳态时，电感电压在一个周期内积分为零，因此
得到
由上式可见，单端正激变换器的电压增益与开关导通占空比成正比，这和Buck变换器类似，不同的是比后者多了一个变压器的变比。
在上边分析电压增益时考虑的是电感电压在一个周期内累积为零的关系，前面的分析中我们也有从电感电流或者电感磁通的角度出发，这三者的本质是一样的，都是电感磁芯中的磁通平衡。
工作中我接触的基本都是反激式变换器，正激式的没接触到过，今天我们知识简单地介绍了下正激变换器，更多细节没有涉及到，后面我们可以慢慢来聊。